HUKUM AMPERE

9.1Hukum AmpereHubungan antara arus i dan medan magnet B dapat didefinisikan sebagai :

Yang dikenal sebagai hukum Ampere.Dengan adalah keliling lingkaran, maka persamaan (9.1) dapat ditulis menjadi :

9.2B Di Dekat Sebuah Kawat Yang PanjangGaris-garis B untuk sebuah kawat silinder lurus yang panjang yang mengangkut sebuah arus i merupakan lingkaran-lingkaran konsentris yang berpusat pada sumbu kawat dan B pada suatu jarak r dari sumbu ini adalah diberikan oleh :

Contoh 1 :Kawat listrik vertikal di dinding sebuah gedung membawa arus dc sebesar 25 A ke atas. Berapa medan magnet pada titik 10 cm di utara kawat ini.

Contoh 2 :Sebuah kawat tembaga yang memiliki diameter 0,10 inci dapat mengangkut sebuah arus sebesar 50 A tanpa mengalami pemanasan yang berlebihan. Berapakah B pada permukaan kawat ?

9.3Dua Penghantar Yang SejajarGaya F per satuan panjang l pada konduktor yang membawa arus i2 adalah :

Contoh 3 :Dua kawat pada kabel alat yang panjangnya 2 m berjarak 3 mm dan membawa arus dc 8 A. Hitung gaya antara kedua kawat ini.

Contoh 4 :Sebuah kawat horizontal yang panjang yang ditopang dengan kuatnya mengangkut sebuah arus i1 sebesar 100 A. Langsung berada di atas kawat tersebut dan yang sejajar dengannya terdapat sebuah kawat halus yang mengangkut sebuah arus i2 sebesar 20 A dan mempunyai berat sebesar 0,0050 lb/kaki. Berapa jauhkah seharusnya kawat kedua ini direntangkan di atas kawat yang lebih rendah tersebut jika kita mengharapkan untuk menopang kawat kedua tersebut dengan tolakan gaya magnet ?

Contoh 5 :Kawat horizontal membawa arus i1 = 80 A dc. Berapa besar arus i2 yang harus dibawa kawat paralel kedua yang berada 20 cm di bawahnya sehingga kawat tidak jatuh karena gravitasi ? Kawat yang lebih rendah memiliki massa 0,12 g per meter panjangnya.

Contoh 6 :Dua kawat sejajar yang berjarak d terhadap satu sama lain mengangkut arus-arus i yang sama besarnya di dalam arah-arah yang berlawanan. Carilah medan magnet untuk titik-titik di antara kedua-dua kawat tersebut dan pada jarak x dari salah satu kawat.

9.4B Untuk Sebuah SolenoidaSolenoida adalah suatu lilitan kawat atau kumparan yang rapat, seperti yang ditunjukkan dalam gambar di bawah ini :

Medan magnet B untuk sebuah solenoida diberikan oleh :

Dapat juga didefinisikan fluks B untuk medan magnet B sebagai :

Contoh 7 :Sebuah solenoida mempunyai panjang 1 m dan diameter dalam 3 cm. Solenoida tersebut mempunyai lima lapisan lilitan yang masing-masing terdiri dari 850 lilitan dan mengangkut sebuah arus sebesar 0,5 A.Berapakah B pada pusat solenoida tersebut ?Berapakah fluks magnet B untuk sebuah penampang solenoida pada pusatnya ?

Gambar di bawah ini memperlihatkan sebuah toroida yang dapat digambarkan sebagai sebuah solenoida yang dibengkokkan menjadi bentuk sebuah donat.

Medan magnet B untuk sebuah toroida diberikan oleh :

9.4Hukum Biot-SavartMenurut hukum Biot-Savart, maka besarnya dB adalah diberikan oleh :

Contoh 8 :Sebuah kawat lurus yang panjang. Hitunglah B yang ditimbulkan oleh sebuah arus i di dalam sebuah kawat lurus yang panjang.

Contoh 9 :Sebuah loop arus lingkaran. Gambar di bawah ini memperlihatkan sebuah lingkaran yang jari-jarinya R dan yang mengangkut sebuah arus i. Hitunglah B untuk titik-titik pada sumbu.

Contoh 10 :Di dalam model atom Bohr dari atom hidrogen maka elektron bersirkulasi di sekeliling inti menempuh sebuah lintasan yang jari-jarinya 5,3 x 10-11 m pada frekuensi sebesar 6,5 x 1015 Hz (= putaran/s).Berapakah nilai B yang ditimbulkan pada pusat lintasan ?Berapakah momen dipol magnet ekivalen ?